Pall kaldpinnal: energia hõõrdumata nõlval
1 · Ennusta
Raskem pall ja kergem pall lastakse vabaks paigalseisust sama kõrguselt hõõrdumata kaldpinnal. Kumb jõuab põhja kiiremini?
- Raskem pall jõuab põhja kiiremini.
- Mõlemad pallid jõuavad põhja sama kiirusega.
- Kergem pall jõuab põhja kiiremini.
2 · Seadista
- Ava kaldpinna eelseadistus. Pane tähele kaldpinna kallakunurk ja palli mass ning selle alghoogus kaldpinna alusest.
- Kasuta Omaduste paneeli, et seada selle katse jaoks palli mass ja kaldpinna nurk, ning pane tähele palli püsti alghoogus kaldpinna alusest.
- Jooksuta simulatsioon ja kirjuta palli kiiruse näit (sond) üles just siis, kui ta kaldpinna põhja jõuab.
3 · Kogu andmeid
| Mass (kg) | Kaldpinna nurk (°) | Langetuskõrgus (m) | Gravitatsiooniline PE (J) | Kiirus põhjas (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 15.00 | 0.30 | ||
| 1.50 | 25.00 | 0.50 | ||
| 2.00 | 35.00 | 0.70 |
Joonista kolme katse jaoks põhjakiirus (y-telg) alghooguse (x-telg) suhtes. Kas seos on sirge?
4 · Analüüsi
- Arvuta igas reas 1/2 m v^2 mõõdetud põhjakiirusega. Võrdle gravitatsioonilise PE veeruga. Mida märkad?
- Sinu kolm katset kasutavad erinevaid kaldpinna nurki. Kas ainuüksi nurga muutmine sama alghoogusega muudab lõppkiirust? Kasuta energia jäävust, et selgitada, miks või miks mitte.
5 · Laienda
- Sinu gravitatsioonilise PE veerg sõltub massist, aga mõõdetud lõppkiirus mitte. Selgita, miks raskem pall ei jõua hõõrdumata kaldpinnal põhja kiiremini kui kergem.
- Päris kaldpinnal on veidi hõõrdumist ja päris veerev pall peab osa energiast veeremiseks pöörlemisse kulutama. Kas ootaksid, et päris palli lõppkiirus on kõrgem või madalam kui sinu hõõrdumata ennustus? Miks?
Selle eksperimendi füüsika
Gravitatsiooniline potentsiaalne energia
Palli kõrgus kaldpinna alusest salvestab enne vabastamist gravitatsioonilise PE — energiaeelarve, mis muutub allaveeremisel liikumiseks.
Kineetiline energia
Hõõrdumata kaldpinnal on kogu alginne PE palli põhja jõudmiseks KE-ks teisendunud — just see määrab tema lõppkiiruse.
Mehhaanika
- Heitkeha liikumine ja kineetiline energia
- Plokk hõõrdumise kaldpinnal: statsionaarse hõõrdumise läve leidmine
- Lõppkiirus: langemine takistusega
- Jõulabor: Newtoni teine seadus
- Vastasse jõud: Newtoni teine seadus ja impulss
- Põrkav pall: energiakad põrkel
- Elastsed kokkupõrked ja impulsi jäävus
- Mitteelastne kokkupõrge ja impulsi jäävus
- Newtoni hark: impulsi ja energia ülekanne
- Lihtpendel
- Raskus vedrul: lihtharmooniline võnkumine
- Ühtlane ringliikumine ja tsentripetaaljõud